Une PAC aérothermique
en substitution de
chaudière
en région parisienne
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Problème |
Résultats |
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Cas de la maison individuelle en substitution de chaudière à fioul |
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Située en région parisienne en zone H1a relativement froide, cette maison individuelle à un seul étage avec chauffage conventionnel du type chaudière fioul et radiateurs à circulation d’eau consommait annuellement bon an mal an 3200 litres de fioul pour une surface habitable totale voisine de 160 m². Une fuite provoquée par la corrosion de la citerne de fioul à simple paroi et le coût important pour assurer son remplacement par une cuve à double parois (6640 €) remet en cause le chauffage existant.
Le sous-sol total, habitable en partie, aurait pu recevoir une chaudière gaz à condensation en remplacement de la chaudière existante au fioul mais le propriétaire, malgré le surcroît de dépense de 7600 € associée à cette solution, a estimé qu’il était de son intérêt de remplacer la chaudière existante par une PAC air eau haute température à deux fluides caloporteurs avec variateur de vitesse selon le principe décrit ci-dessous. La mise en place de la PAC en lieu et place de la chaudière fioul est effectuée en octobre 2009 juste avant la période de chauffe.
Pour cqalculer la consommation et évaluer le retour économique
un compteur électrique 1 contrôle la consommation de la PAC. A noter que celle-ci assure maintenant à la fois le chauffage et l’eau chaude sanitaire alors que la production ECS était assurée par un ballon électrique avec l’ancienne chaudière. Compte tenu du dégrèvement de 40% sur le montant de la PAC hors MO (crédit d’impôt) la dépense initiale pour le propriétaire incluant le remplissage de la cuve béton et le renforcement de la ligne électrique s’est élevé à 14 250 € TVA 5,5% comprise.
Le fonctionnement du compresseur s’avère particulièrement silencieux, le niveau sonore de l’évaporateur situé dans le jardin restant très acceptable. Reste le dégivrage et la formation de glace sous l’évaporateur lorsque la température extérieure descend en dessous de 0°C. (voir zone ombrée du tableau ci-dessous)
Cette particularité de la PAC à compresseur air eau haute température rend son utilisation délicate pour le chauffage urbain en hiver lorsque l’évaporateur est monté en terrasses ce qui pourrait conduire à privilégier un fonctionnement de la PAC air eau dans le cas du chauffage collectif uniquement en relève |
Pendant la période la plus froide allant de décembre à février les températures de départ vers les radiateurs restent pratiquement constantes et comprises entre 60 et 65 °C et ceci pour une température dans le séjour oscillant entre 19,7 et 21,6 °C maximum prouvant que sous réserve d’une bonne fiabilité dans le temps du compresseur (garantie 5 ans) le choix concernant le confort a été le bon. Relevé des consommations mensuelles de décembre 2009 à novembre 2010
Nota : Le propriétaire s’étant absenté pendant les mois de juillet et aout, il a été supposé une consommation de 16 kWh pour chacun de ces 2 mois similaire à celle de juin. *On observe que la TVA sur l’électricité est proche de 27% On peut
aussi déduire à partir des chiffres ci-dessus que le choix du
copropriétaire a été également le bon en termes de retour économique. La
consommation électrique totale de la PAC s’élevant à 11 093 kWh pour
l’année 2009/2010 alors que l’équivalent thermique de 3200 litres de FOD est
de 32 000 kWh, l’économie en énergie primaire correspondant à la
production d’ENR est proche de 21 000 kWh et l’on arrive à un coût
d’investissement de 0,68 € par kWh d’énergie primaire économisé annuellement
( 14 250 / 21 000), soit un retour économique voisin de 7,5 ans sur
la base d’une énergie primaire à 0,09 €/kWh TTC pour l’électricité
(0,68/0,09). En pratique ce retour économique est amélioré par le fait que la
production d’ECS est maintenant assurée par la PAC.. Le COP annuel global
moyen de cette PAC est voisine de 3,5 avec une
production d’ENR importante entraînant une faible génération de GES. Le fait
que cette performance reste modeste par rapport à un COP théorique s’explique
probablement en bonne parie par les cycles de
dégivrage soufflant de l’air chaud dans l’évaporateur.pour
éliminer la glace provenant du givrage |
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La pompe à chaleur haute température
Plus complexes et plus onéreuses elles
sont pour l’instant fabriquées en petites séries. L’apparition du R744 (en
pratique du CO2) peut changer la donne mais pour l’instant ces PAC constituent
une avancée technologique intéressante pour la rénovation thermique. En
pratique la PAC nécessite un compresseur supplémentaire et utilise deux fluides
caloporteurs ayant des températures de
condensation et d'évaporation complémentaires.(Le
R410a et le R134a ). Théorie et expérience sont combinées pour améliorer les
performances, la source chaude du premier circuit à plus basse température (Le
R410a) faisant office de source froide pour le deuxième circuit fonctionnant à
plus haute température (Le R134a). L'adjonction d'un échangeur de température à
contre-courant interface assure le transfert d'énergie entre le premier et le
deuxième circuit. Cet échangeur joue le
rôle de condenseur pour le 1er étage de la PAC et permet d'augmenter la
température de la source froide du 2ème étage et d’améliorer le COP.
Il est ainsi possible d'atteindre
environ 70°C voire plus dans le circuit des radiateurs.
Principe de la PAC double en cascade à deux fluides caloporteur
(procédé Daikin)
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Humidité relative %
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Point de rosé de l'air selon température ambiante °C |
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Ambiance °C |
-7 |
4 |
16 |
27 |
38 |
49 |
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90% |
-8 |
3 |
14 |
25 |
36 |
47 |
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|
80% |
-9 |
1 |
12 |
23 |
34 |
43 |
|
|
70% |
-11 |
-1 |
10 |
20 |
31 |
41 |
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|
60% |
-12 |
-3 |
7 |
18 |
28 |
38 |
|
|
50% |
-14 |
-5 |
4 |
15 |
25 |
34 |
|
|
40% |
-17 |
-8 |
2 |
11 |
21 |
31 |
|
|
30% |
-21 |
-11 |
-2 |
7 |
16 |
25 |
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La formation de glace en hiver
Le
lecteur comprendra l'utilité de ce tableau autant pour le phénomène de givrage des
PAC air eau en relève (partie grisée de gauche)
que pour l'efficacité des chaudières à condensation (partie droite du tableau)
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Ces
deux sous-ensembles, reliés par des flexibles dans le quel circule le fluide
caloporteur sont télécommandés par un petit régulateur jouant le rôle d'un
thermostat d'ambiance situé dans la salle de séjour.
Nota
Cas d’une pompe à chaleur installée en relève de chaudière à gaz et non en substitution